Pressenotiz 21/2013 - 5. Dezember 2013

Jupitermond: Der Ozean bricht das Eis

Strömungen in Europas verborgenen Ozean modellieren die Eisdecke, die den Mond umschließt.

Der Jupitermond Europa ist eine bizarre Schönheit: Ein filigranes Netz kilometerlanger Furchen zerschneidet seine äußere Eisschicht wie die Risse in einem alten Ölgemälde. Besonders stark ausgeprägt ist das eigenwillige Muster im Bereich des Äquators. Eine Erklärung für diese Verteilung könnten die Meeresströmungen im unterirdischen Ozean unter der Eisschicht bieten. Wissenschaftler von der University of Texas at Austin (USA) und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) haben nun entdeckt, dass in Äquatornähe wärmeres Wasser aus dem Innern des Mondes aufsteigt.

Mindestens ebenso faszinierend wie die auffällig zerklüftete Eisschicht des Jupitermondes Europa ist, was sich darunter verbirgt: ein unterirdischer Salzwasserozean, der durch Gezeitenkräfte und die im Inneren des Mondes gespeicherte Wärme eisfrei gehalten wird. Bereits 1998 legten Messungen des Magnetometers an Bord der NASA-Raumsonde Galileo die Existenz der schwer zugänglichen Wassermassen nahe. Bis heute sind jedoch viele ihrer Eigenschaften unbekannt - etwa, ob dort Bedingungen herrschen, die das Entstehen von Leben ermöglichen könnten.

 

Abbildung 1: Die äußere Eisschicht des Jupitermondes Europa zeigt ein filigranes Netz aus Rissen und Furchen. Dieses Bild wurde von der NASA-Raumsonde Galileo aufgenommen.

(Bild: JPL/NASA

 

Die neuen Modellrechnungen des Forscherteams von der University of Texas und des MPS erlauben nun einen Blick unter die Eisdecke: Ihre Simulationen offenbaren, welche Strömungen im Ozean herrschen: "Die Bewegungen in Europas Ozean werden durch Temperaturunterschiede angetrieben", erklärt Dr. Johannes Wicht vom MPS. Wärmeres und darum leichteres Wasser steigt nach oben, kälteres Wasser sinkt hinab. Forscher bezeichnen diese Bewegung, die in gleicher Weise etwa beim Kochen von Nudelwasser auftritt, als Konvektion. Sie transportiert Wärme aus den Tiefen des Ozeans nach außen.

"Unsere Computersimulationen zeigen, dass die Konvektion in der Äquatorregion stärker ist als an den Polen. Darum ist das Wasser in niedrigen Breiten wärmer und die Eisdecke wird effektiver geheizt", fasst Wicht die neuen Ergebnisse zusammen.

Ob und wie genau diese Wärme die Risse in der Eisschicht verursacht, ist noch nicht endgültig geklärt. Möglicherweise spielt dabei nicht nur die höhere Temperatur eine Rolle. Das von unten gewärmte Eis hat zusätzlich einen geringeren Salzgehalt. "Beides sorgt dafür, dass dieses Eis leichter ist als die darüber liegende Schicht und zur Oberfläche drängt", so Wicht. Die Bewegungen im Eis führen wahrscheinlich zu den Brüchen und Rissen.

 

Abbildung 2: Die neuen Simulationen zeigen, dass das Wasser in Europas Äquatorregion wärmer ist, als an den Polen. In der linken Hälfte des Bildes deutet Rot auf eine vergleichsweise hohe, Blau auf eine niedrigere Temperatur hin.

(Bild: JPL/NASA

 

In ihren Rechnungen berücksichtigten die Forscher, dass im Wesentlichen zwei Effekte die Art der Wasserströmungen im unterirdischen Ozean bestimmen: Zum einen steigt wärmeres Wasser aus dem Inneren des Mondes nach oben, zum anderen wirkt sich die Rotation des Mondes aus: Die Corioliskraft lenkt diese Ströme ab. "Wie genau das Wasser fließt, ergibt sich aus dem Zusammenspiel beider Einflüsse", so Wicht. "In Europas Ozean scheint sich die Corioliskraft weniger stark auszuwirken, als bisher angenommen", so der Physiker. "Darum unterscheiden sich unsere neuen Computermodelle entscheidend von ihren Vorgängern".

Neben den Wasserbewegungen in radialer Richtung fanden die Forscher auch drei ausgeprägte Strömungen, die weitestgehend parallel zu den Eisdecken in West- beziehungsweise Ostrichtung verlaufen: Am Äquator fließt das Wasser nach Westen, in den Polregionen nach Osten. "Auf der Erde finden sich im Meer ähnlich verlässliche Strömungen, wie etwa der Golfstrom", so Wicht. Ob auch diese so genannten Jetstreams Auswirkungen auf die darüber liegende Eisdecke haben, ist unklar.

Originalveröffentlichung

K. M. Soderlund, B. E. Schmidt, J. Wicht, and D. D.:
Ocean-driven heating of Europa's icy shell at low latitudes,
Nature Geoscience, online veröffentlicht am 1. Dezember 2013
doi:10.1038/ngeo2021

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